光电效应 光的波粒二象性

第十五章量子物理15-2光电效应光的波粒二象性物理学第五版1一光电效应实验的规律1实验装置及现象VA第十五章量子物理15-2光电效应光的波粒二象性物理学第五版2（1）光电效应是瞬时发生的it(s)10-9o2实验规律第十五章量子物理15-2光电效应光的波粒二象性物理学第五版3（2）入射光频率一定，饱和光电流与入射光强成正比IsOU饱和电流iUa遏止电压光强较强光强较弱第十五章量子物理15-2光电效应光的波粒二象性物理学第五版4（3）光电子初动能和入射光频率的关系遏止电压的存在说明光电子具有初动能，221mmveUa一定频率第十五章量子物理15-2光电效应光的波粒二象性物理学第五版5实验指出遏止电压和入射光频率有线性关系：第十五章量子物理15-2光电效应光的波粒二象性物理学第五版6（4）对于任何金属，存在一个红限频率0才有光电效应发生。，只有0第十五章量子物理15-2光电效应光的波粒二象性物理学第五版73经典理论遇到的困难红限问题：按经典理论,无论何种频率的入射光,只要强度足够大，就能使电子逸出金属.与实验结果不符.瞬时性问题：按经典理论,电子逸出金属所需的能量，需要有一定的时间来积累,与实验结果不符.初动能问题：按经典理论光电子的初动能应决定于入射光的光强，而不决定于光的频率。第十五章量子物理15-2光电效应光的波粒二象性物理学第五版8“在我看来，如果假定光的能量不连续地分布于空间的话，那么，我们就可以更好地理解黑体辐射、光致发光、紫外线产生阴极射线以及其它涉及光的发射与转换的现象的各种观测结果。根据这种假设，从一点发出的光线传播时，在不断扩大的空间范围内能量不是连续分布的，而是由数目有限的局限于空间中的能量量子所组成，它们在运动中并不瓦解，并且只能整个地被吸收或发射。”－－－－－爱因斯坦二光子爱因斯坦光电效应方程第十五章量子物理15-2光电效应光的波粒二象性物理学第五版9（1）光是以光速运动的光子流（2）每个光子能量和动量hcEmcp,hchE（3）光强即光的能流密度hNIN:单位时间通过垂直于c单位面积的光子个数第十五章量子物理15-2光电效应光的波粒二象性物理学第五版102m21mvWhaeUmv221mohW由能量守恒：入射光子能量=逸出功+光电子最大初动能爱因斯坦光电效应理论荣获1921年诺贝尔物理奖，密立根用实验验证实该理论荣获1923年诺贝尔物理奖。W第十五章量子物理15-2光电效应光的波粒二象性物理学第五版11爱因斯坦光电效应方程Wmh221v逸出功与材料有关几种金属逸出功的近似值(eV)钠铝锌铜银铂2.464.084.314.704.736.35第十五章量子物理15-2光电效应光的波粒二象性物理学第五版12理论解释:光强越大，光子数越多，单位时间内0产生光电子数目越多,光电流越大.(时）瞬时性：光子射至金属表面，一个h0光子的能量将一次性被一个电子吸收，若，电子立即逸出，无需时间积累.第十五章量子物理15-2光电效应光的波粒二象性物理学第五版13遏止电势差VA外加反向的遏止电势差恰能阻碍光电子到达阳极,即0U2021vmeU第十五章量子物理15-2光电效应光的波粒二象性物理学第五版14爱因斯坦的光子理论圆满地解释了光电效应现象.0hWhW0（截止频率）频率限制:只有0时才会发生第十五章量子物理15-2光电效应光的波粒二象性物理学第五版15WeUh0eWehU03普朗克常数的测定Wmh221v0U0遏止电势差和入射光频率的关系ehU0eUh0第十五章量子物理15-2光电效应光的波粒二象性物理学第五版16例1一半径为的薄圆片，距光源1.0m.光源的功率为1W，发射波长589nm的单色光.假定光源向各个方向发射的能量是相同的，试计算在单位时间内落在薄圆片上的光子数.m100.13解2623m10π)m100.1(πS172sJ105.2π4rSPE第十五章量子物理15-2光电效应光的波粒二象性物理学第五版17111s104.7hcEhEN172sJ105.2π4rSPE第十五章量子物理15-2光电效应光的波粒二象性物理学第五版18光电倍增管放大器接控制机构光光控继电器示意图三光电效应在近代技术中的应用光控继电器、自动控制、自动计数、自动报警等.第十五章量子物理15-2光电效应光的波粒二象性物理学第五版19四光的波粒二象性20222EcpE相对论能量和动量关系hE（2）粒子性：（光电效应等）（1）波动性：光的干涉和衍射pcEE,00光子第十五章量子物理15-2光电效应光的波粒二象性物理学第五版20hEhp描述光的粒子性描述光的波动性hchcEppcEE,00光子